Kurzprofile der Nominierten mit ihren Erfindungen

Sicherere, leichtere und sauberere Autos
Das Bestreben, kraftstoffeffizientere Autos zu bauen, führte letztendlich zu leichteren Karosserien
aus neuen Werkstoffen. Audis Erfinderteam um Norbert Enning setzte das Paradigma der
Automobilkonstruktion außer Kraft, dass Stahl immer das Material der Wahl ist, und ebnete den Weg
für den Einsatz von Aluminium als Werkstoff der nächsten Generation, der Autokarosserien nicht nur
schlanker und leichter, sondern auch sicherer macht.
Auf einen Blick:
Erfinder:
Norbert Enning, Ulrich Klages, Heinrich Timm, Gundolf
Kreis, Alois Feldschmid, Christian Dornberg, Karl Reiter(DE)
Erfindung:
Aluminiumkarosserie für Kraftfahrzeuge
Unternehmen: Audi (DE)
Es gibt mehrere Möglichkeiten, Fahrzeuge kraftstoffeffizienter zu machen: neue Energiequellen sind
eine Option, Veränderungen der Kraftübertragung eine andere. Aber ganz grundsätzlich gilt, je
leichter ein Fahrzeug ist, umso weniger Kraftstoff verbraucht es. Hier kommt das von Enning und
seinem Team entwickelte Aluminiumkarosseriesystem ins Bild.
Aluminium ist als Werkstoff seit Jahrzehnten bekannt, war aber von Automobilherstellern zugunsten
von Stahlrahmenkonstruktionen vernachlässigt worden, weil man davon ausging, je schwerer eine
Karosserie ist, umso robuster ist sie auch. Viele Konstrukteure bezweifelten, dass Aluminium
elastisch genug ist, um hohem Druck standzuhalten. Stahl einfach durch Aluminium zu ersetzen, kam
nicht in Frage: Ohne wesentliche Änderungen der Rahmenkonstruktion hätte sich Aluminium an
kritischen Krafteinleitungspunkten verbogen. Zur Optimierung der Gewichtsverteilung mussten Enning
und sein Team das Konzept der Rahmenkonstruktion ganz und gar neu überdenken.
Nach der Erstanmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt patentierte Audi das
Aluminiumkarosseriesystem 1993 einschließlich der entsprechenden Verfahren für die
Massenproduktion. Im Jahr darauf brachte das Unternehmen das erste Auto der Welt mit serienmäßig
produzierter Aluminiumkarosserie auf den Markt ― den Audi A8. Seitdem wird dieses
Karosseriesystem mit großem Erfolg als die Audi Space-Frame-Karosserie (ASF) vermarktet und
kontinuierlich verbessert.
Unmittelbare Vorteile der Technologie sind unter anderem bessere Kraftstoffeffizienz, verbessertes
Fahrverhalten, bessere Kurvenfestigkeit und einfache Reparatur. Tests ergaben, dass die hohe
Steifigkeit des Rahmens auch bei einem Crash besseren Schutz bietet als Stahlkarosserien. Auch die
Lebensdauer ist besser, schließlich ist Aluminium das einzige korrosionsfreie Material auf dem Markt.
Mit seiner hohen Biegsamkeit bietet Aluminium den Konstrukteuren darüber hinaus mehr
Möglichkeiten für die Formung neuer, effizienterer Bauteile.
Seit Audi gezeigt hat, welche Möglichkeiten Aluminium als Karosseriewerkstoff bietet, sind auch
andere Automobilhersteller diesem Beispiel gefolgt.
Funktionsweise
Ennings Erfindung lässt sich am besten als ein selbsttragender Rahmen beschreiben, in dem alle
Komponenten einschließlich Gussteile, Profile und Bleche Teil eines integrierten Systems sind, das
das Gewicht trägt. Da die einzelnen Teile sich gegenseitig tragen, lässt sich bei minimaler Masse
maximale Stabilität erzielen. Jedes Bauteil erfüllt mehrere Funktionen. Es trägt beispielsweise
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andere Teile oder ist Bestandteil zahlreicher Querschnitte. Bei der Konstruktion dieses
ausgeklügelten Systems erkannten Ennings Teammitglieder, dass ihr Multitasking-Ansatz weniger
Teile erforderte als bisherige Rahmenkonstruktionen ― über 17 Prozent weniger.
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Ein tödlicher Kreislauf wird durchbrochen
Bis in jüngster Zeit hatten Ärzte bei der Behandlung von Virusinfektionen nur sehr begrenzte
Möglichkeiten. Angesichts der Fähigkeit von Viren, zu mutieren und der Schwierigkeit, sie selektiv
anzusprechen, mussten Ärzte sich auf die Behandlung der Symptome beschränken, anstatt die
Infektionserreger selbst zu bekämpfen. Dass es in der klinischen Praxis heute ein Arsenal
wirkungsvoller Waffen gegen Viruserkrankungen gibt, haben wir der virologischen Forschung zu
verdanken, die Professor Erik De Clercq seit vierzig Jahren an der Katholischen Universität Leuven in
Belgien betreibt.
Auf einen Blick:
Erfinder:
Erik De Clercq (BE)
Erfindung:
Beiträge zur antiviralen Therapie
Branche:
Gesundheitswesen ― Virologie
De Clercqs bahnbrechende Beiträge zur biomedizinischen Forschung umfassen unter anderem die
Entwicklung neuer antiviraler Wirkstoffe zur Behandlung von Virusinfektionen durch verschiedene
Herpesviren bis zum Hepatitis B Virus und HIV. De Clercq und seinem Team gelang es, einige der
Originalwirkstoffe gegen HIV zu entwickeln. Sie haben auch die Abkehr von der Monotherapie (der
Behandlung mit nur einem Wirkstoff) zu Gunsten der gleichzeitigen Anwendung von bis zu vier
verschiedenen Wirkstoffen ― dem "Medikamentencocktail" angeregt, der heute die Standardtherapie
bei HIV-Infektionen ist. Am besten bekannt ist De Clercq für die Erschließung des Gebiets der
Nukleotid-Analoge, auf deren Grundlage die allerersten antiviralen Medikamente mit
Breitbandwirkung entwickelt wurden.
Seine Forschungsergebnisse waren wahrhaft bahnbrechend. Mit zunehmendem Verständnis der
Wirkungsweise von Viren haben die Wissenschaftler in den vergangenen Jahrzehnten auch
herausgefunden, dass die durch Virusinfektionen hervorgerufenen unmittelbaren Erkrankungen noch
keineswegs alles sind. Viren können auch Krebserkrankungen und andere Komplikationen
hervorrufen. Beispielsweise ist erwiesen, dass das Polyomavirus Tumoren verursacht, und es konnte
eine direkte Verbindung zwischen dem Papillomavirus und Gebärmutterhalskrebs nachgewiesen
werden. Damit werden wirkungsvolle antivirale Medikamente umso wichtiger.
De Clerq ist Forscher aus Leidenschaft, und das Labor ist sein zweites Zuhause seit er 1966 seine
Laufbahn als Mediziner begann. Seit 1972 leitet er das Labor für Virologie am Rega-Institut für
medizinische Forschung der Universität Leuven. De Clercq hat über 2100 Beiträge in führenden
wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht und zu den verschiedenen Aspekten antiviraler
Chemotherapie mehr als 530 Vorträge auf internationalen Kongressen, Konferenzen und Symposien
gehalten. Als aktives Mitglied in zahlreichen Beiräten und Ausschüssen, darunter dem Expert Advisory
Panel on Virus Diseases der Weltgesundheitsorganisation (WHO), setzt sich De Clercq mit den
dringenden Themen unserer Zeit auseinander, darunter auch mit der Bedrohung durch eine
Vogelgrippe-H5N1-Pandemie.
Funktionsweise
De Clercqs neue Generation von Medikamenten verhindert, dass Retroviren ihre Wirtszellen
übernehmen und in Fabriken verwandeln, die Millionen neuer Viren produzieren ― Viren, die dann
wiederum andere Zellen infizieren und letztendlich die Abwehrkräfte des Körpers überwältigen. De
Clercqs Nukleotid-Analoge erreichen dies, indem sie die Form und Konturen der vier Bausteine der
DNA nachbilden, also des Replikationsmusters, aus dem Viren unzählige Kopien ihrer selbst erzeugen,
nachdem sie ihre Wirtszellen "umprogrammiert" haben. Da das Virus den Wirkstoff für einen Baustein
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hält, aus dem es DNA machen kann, baut es ihn in einen wachsenden DNA-Strang ein. Wenn der
Wirkstoff eingebaut ist, blockiert er den Reproduktionsprozess des Virus.
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Kurz, schmerzlos und effizient
Anfang der 90er-Jahre entwickelte ein schottisches Erfinderteam ein System, mit dem sich die
Netzhaut eines Patienten durch nichtinvasive Laserscanning-Technologie in einer Viertel-Sekunde
umfassend und detailliert abbilden lässt. Seitdem gehören unangenehme Augenuntersuchungen der
Vergangenheit an.
Auf einen Blick:
Erfinder:
Douglas Anderson, Robert Henderson, Roger Lucas (UK)
Erfindung:
Laserscanning-Ophthalmoskop
Branche:
Gesundheitswesen
Unternehmen: Optos Plc
Anfang der 90er-Jahre musste sich Douglas Andersons kleiner Sohn regelmäßig Augenuntersuchungen
unterziehen. Die Untersuchungen waren unangenehm, vor allem für ein kleines Kind, und die
Ergebnisse waren bestenfalls lückenhaft.
1992 erblindete Douglas' Sohn, damals fünf Jahre alt, auf einem Auge, weil eine Netzhautablösung
nicht rechtzeitig erkannt worden war. Daraufhin widmete Douglas Anderson sich der Entwicklung
einer kinderfreundlichen Methode zur Untersuchung der Netzhaut, mit der sich umfassende und
deutliche Bilder erzielen lassen, ohne die Pupille erweitern zu müssen.
Nach mehreren Jahren Tests in Zusammenarbeit mit Crombie Anderson, einer britischen
Produktdesignberatung, patentierte Anderson zusammen mit Robert Henderson, einem
Optikingenieur, der damals als externer Berater tätig war, und Roger Lucas das erste LaserscanningOphtalmoskop, das die Abtastung eines sehr großen Bereichs der Netzhaut ermöglichte. Im selben
Jahr gründete Douglas das Unternehmen Optos mit Sitz in Dunfermline, Schottland als Ausgründung
von Crombie Anderson. Bei seiner Einführung an der Londoner Börse im Februar 2006 hatte Optos die
Methoden zur Durchführung von Augenuntersuchungen bereits revolutioniert. Das Unternehmen
erzielte am ersten Tag seiner Börsennotierung Eigenkapital in Höhe von 54 Mio. USD.
Optos nahm seine Aktivitäten zunächst in Großbritannien und den USA auf, hat seinen Vertrieb aber
inzwischen auch auf Kanada und in Europa auf Frankreich, Deutschland, Norwegen, Spanien und die
Schweiz erweitert.
In seinem am 30. September 2007 zu Ende gegangenen Geschäftsjahr erzielte Optos einen Umsatz
von 86,8 Mio. USD; dies entspricht einer Steigerung um 28 Prozent gegenüber dem Vorjahr.
Funktionsweise
Das Optos Laserscanning-Ophthalmoskop ist ein geschütztes medizintechnisches Gerät, das eine
vollständige Untersuchung der Netzhaut durchführt. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Netzhautuntersuchungen arbeitet das Gerät mit einem sehr schwachen Laserstrahl, um eine
hochauflösende, digitale Ultra-Weitwinkel-Aufnahme der Netzhaut zu erstellen. Dabei werden etwa
82 Prozent der Netzhaut in einem einzigen Abtastvorgang erfasst und abgebildet.
Das Laserscanning-System verbindet zwei Laser mit geringer Leistung zu einem Laserstrahl, der dann
auf die Netzhaut des Patienten projiziert und durch einen Scanwinkel von 200 Grad manipuliert wird.
Das von der Netzhaut reflektierte Licht wird dann durch das Scanning-System zurückgesandt und
durch hochsensible Photodioden in elektrische Impulse umgesetzt. Diese Impulse werden wiederum
digitalisiert und formatiert, um so eine digitale Aufnahme zu erzeugen, die gespeichert und zur
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Verlaufskontrolle später mit anderen Aufnahmen verglichen werden kann. Die Netzhautuntersuchung
erfolgt in einer Viertel-Sekunde und erfordert keine Erweiterung der Pupille, wogegen herkömmliche
Verfahren zur Untersuchung der Netzhaut mehr Zeit in Anspruch nehmen und dabei invasiver und
weniger patientenfreundlich sind.
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Da Vincis Hände
Es kommt selten vor, dass eine Person zwei dauerhaft tragfähige und kommerziell verwertbare
Beiträge zu ein und demselben Gebiet macht ― und noch seltener, dass diese Person den Anspruch
erheben kann, dabei das Leben von Millionen von Menschen verbessert zu haben. Der BiomedizinIngenieur Philip S. Green von SRI International, vormals Stanford Research Institute, dem
gemeinnützigen Forschungsinstitut der Universität Stanford, ist so jemand.
Auf einen Blick:
Erfinder:
Philip S. Green (US)
Erfindung:
Teleoperateursystem und Verfahren mit Teleanwesenheit
Unternehmen: SRI International (US)
Seit Ende der 60er-Jahre war Green bei über zwei Dutzend Erfindungen federführend, die Ultraschall
zu einem nutzbaren diagnostischen Instrument machten. In den 80er-Jahren begann er mit der
Entwicklung des Verfahrens, das heute als das weltweit meist genutzte und zuverlässigste System für
minimalinvasive Chirurgie gilt.
Green nutzte Fortschritte bei der Entwicklung von Miniaturkameras, Stereobildwiedergabe, Robotik
und Fernsteuerungssystemen, um einen Prototypen zu entwickeln, der Chirurgen visuell und taktil die
Empfindung vermittelte, im Körper des Patienten zu agieren ― obwohl die Operation tatsächlich
durch winzige Hautschnitte hindurch von Roboterarmen durchgeführt wurde.
Die US-Armee betrachtete das System als eine Möglichkeit, wie Chirurgen Kriegsopfer aus der Ferne
operieren konnten, ehe sie im Feld verbluteten, und genehmigte umfassende Mittel für das damals
als das Green Telepresence System bekannte Projekt. Das Team begann mit klinischen Studien in
Belgien und zeigte schon bald, dass Greens Telepresence System Chirurgen nicht nur eine bessere
Steuerung der Instrumente, sondern über ein vergrößertes dreidimensionales Videobild des
Operationsfeldes auch einzigartige Einblicke in den Körper des Patienten ermöglichte.
Das zunächst als Mona (nach Da Vincis Mona Lisa) bezeichnete System wurde 1999 zu Ehren des
Mannes, der den ersten Roboter erfunden hatte, in den Da Vinci Operationsroboter umgetauft. 2000
wurde es das erste Operationsrobotersystem, das je von der amerikanischen Food and Drug
Administration für allgemeine laparoskopische Operationen zugelassen wurde, und erhielt seitdem
die Zulassungen für den Einsatz in kardiologischen, Thorax-, urologischen und gynäkologischen
Operationen.
Funktionsweise
Das Da Vinci Roboteroperationssystem ermöglicht es Chirurgen, selbst sehr komplexe Eingriffe wie
Herzoperationen durch Schnitte von nur 1 bis 2 cm Länge hindurch durchzuführen. Es arbeitet mit
vier Roboterarmen. Jeder Arm ist mit einem Mikroinstrument bestückt: eins zum Manipulieren, eins
zum Schneiden, eins zum Kauterisieren und ein viertes zum Nähen. Die Roboterarme sind auf einem
beweglichen Wagen neben dem Operationstisch montiert, der Operateur sitzt an einer technisch
anspruchsvoll und ergonomisch konstruierten Steuerkonsole mit einer vergrößerten dreidimensionalen
Ansicht des Operationsfeldes.
Die Prozessoren und Software des Da Vinci Roboters setzen die Handbewegungen des Chirurgen in
außerordentlich präzise Bewegungen der Mikroinstrumente um, von denen jedes mit einer
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stabilisierten Kamera ausgestattet ist, um sicherzustellen, dass der Operateur einen perfekten und
schwankungsfreien Blick dessen hat, was im Körper des Patienten geschieht. Jedes der
Mikroinstrumente ist mit einem eigenen Mikroprozessor ausgerüstet, der dazu beiträgt, die
Interpretation der überaus präzisen Befehle des Chirurgen durch das System in Schnitte und Nähte
umzusetzen, die stetiger und akkurater sind als die menschliche Hand sie mit einem normalen
Skalpell unter Vergrößerung ausführen kann. Das System arbeitet außerdem mit patentierten
Systemen zur Bewegungsskalierung und Tremorreduktion.
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